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进程控制块

为了管理和控制进程，系统在创建每一个进程时，都为其开辟一个专用的存储区，用以随时记录它在系统中的动态特性。通常，把这一存储区称为该进程的“进程控制块”（Process Control Block）。PCB是进程存在的唯一标志

2.进程容器

首先是确定三个容器，第一个存放所有进程的信息（只是拿来遍历），第二个为队列进行主要的操作（各种算法下的进出队列操作），第三个用来保存已经处理过后的进程（输出结果，便于观察）。

3.进程调度算法

进程调度算法用于确定就绪队列中的哪一个进程即将获得CPU。常用的进程调度算法有先来先服务法、时间片轮转法、优先数法等。

1) 先来先服务调度算法(FCFS)

先来先服务调度算法（FCFS）：根据进程到达的先后顺序执行进程，不考虑等待时间和执行时间，会产生饥饿现象。属于非抢占式调度，优点是公平，实现简单；缺点是不利于短作业。

2）短作业（进程）优先调度算法(SJF)

进程的长短是以进程所要求的运行时间来衡量的。短进程优先(SJF) 调度算法：将处理机分配给绪队列中最短进程，直到完成或发生某事件而阻塞时，进程才释放处理机。

3）时间片轮转法（RR）

给每个进程固定的执行时间，根据进程到达的先后顺序让进程在时间片内执行，执行完成后便调度下一个进程执行，自己则返回到就绪队列末尾，排队等待下一次调度的到来。时间片轮转调度不考虑进程等待时间和执行时间，属于抢占式调度。优点是兼顾长短作业；缺点是平均等待时间较长，上下文切换较费时。适用于分时系统。它

在时间片轮转调度算法中，时间片的大小对系统性能的影响很大。若时间片足够大，以至于所有进程都能在一个时间片内执行完毕，则时间片轮转调度算法就退化为先来先服务调度算法。若时间片很小，，则有利于短作业，因为它能在在该时间片内完成。但是时间片太小，则处理机将在进程间过于频繁地切换，使处理机的开销增大。因此，时间片的大小应选择适当。

代码实现

JCB类

public class JCB {String name;//进程名double arriveTime;//到达时间double serveTime;//服务时间double beginTime;//开始时间double finshTime;//结束时间double roundTime;//周转时间double aveRoundTime;//带权周转时间double priority;double clock=0;//在时间轮转调度算法中，记录该进程真实服务时间已经用时的时长boolean firstTimeTag=false;//在RR算法中标识开始时间是否第一次计算public JCB() {}public JCB(String name, double arriveTime, double serveTime,double priority) {//super();this.name = name;this.arriveTime = arriveTime;this.serveTime = serveTime;this.priority=priority;}public String toString() {String info=new String("进程名：P"+this.name);return info;}
}

主类

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.LinkedList;
public class processMenu {ArrayList<JCB> jcb;// 存放所有进程LinkedList<JCB> link;// 存放已经进入队列的进程ArrayList<JCB> new_jcb;// 存放按指定调度算法排序后的进程JCB nowProess;// 当前应执行进程public void init() {//初始化jcb = new ArrayList<JCB>();link = new LinkedList<JCB>();new_jcb = new ArrayList<JCB>();JCB p1 = new JCB("1", 0, 9,1);JCB p2 = new JCB("2", 0.4, 4,2);JCB p3 = new JCB("3", 1, 1,3);JCB p4 = new JCB("4", 5.5, 4,4);JCB p5 = new JCB("5", 7, 2,5);jcb.add(p1);jcb.add(p2);jcb.add(p3);jcb.add(p4);jcb.add(p5);//先将jcb排序，便于下面的算法实现，就不需要再定义一个标识进程是否已到达的boolean,即无需每次都从头开始扫描jcb容器，//而是用一个K记录下当前已经扫描到的位置，一次遍历即可，提高了算法效率。Collections.sort(jcb, new compareAt_St());}public void PCA(){ProcessQueue pq=new ProcessQueue();pq.EnqueueLast();System.out.println("*****************************************************");while(!link.isEmpty()) {pq.DisplayQueue();//打印当前队列中的进程pq.Dequeue();//出队，一次一个pq.EnqueueLast();//已到达的进程入队尾Collections.sort(link, new compareP());//队列中的进程还需按服务优先级进行排序}}public void FCFS(){//先来先服务算法ProcessQueue pq=new ProcessQueue();//调用内部类pq.EnqueueLast();//让最先到达的进程先入队System.out.println("*****************************************************");while(!link.isEmpty()) {//while(new_jcb.size()!=jcb.size())pq.DisplayQueue();//打印当前队列中的进程pq.Dequeue();//出队，一次一个pq.EnqueueLast();//已到达的进程入队尾}}public void SJF() {// 短作业优先算法ProcessQueue pq=new ProcessQueue();pq.EnqueueLast();System.out.println("*****************************************************");while(!link.isEmpty()) {pq.DisplayQueue();//打印当前队列中的进程pq.Dequeue();//出队，一次一个pq.EnqueueLast();//已到达的进程入队尾Collections.sort(link, new compareSt());//队列中的进程还需按服务时间长度进行排序}}public void RR(double sliceTime) {//时间片轮转调度算法ProcessQueue pq=new ProcessQueue();pq.EnqueueLast();System.out.println("*****************************************************");while(!link.isEmpty()) {pq.DisplayQueue();//打印当前队列中的进程pq.Dequeue(sliceTime);//出队,方法参数表示时间片}}class ProcessQueue{int k = 0;// jcb中的进程遍历时的下标double nowTime = 0;// 当前时间int i=0;//记录当前出入队列的次数public void EnqueueLast() {//进程首次入队，可一次进多个,从队尾进入while (k < jcb.size()) {//当遍历完jcb中的所有进程时结束if (jcb.get(k).arriveTime <= nowTime) {//已经到达的进程按到达时间先后进入队列link.addLast(jcb.get(k));k++;} else {break;//如果该进程还未入队，即先结束遍历，保留当前下标k值，注意：此处不要k--；}}}public void Dequeue() {//进程出队，一次只出一个nowProess = link.removeFirst();//移除队列的队首元素并且返回该对象元素nowProess.beginTime = nowTime;//计算开始时间，即为上一个进程的结束时间nowProess.finshTime = nowProess.beginTime + nowProess.serveTime;//计算结束时间，该进程开始时间+服务时间nowProess.roundTime = nowProess.finshTime - nowProess.arriveTime;//计算周转时间nowProess.aveRoundTime = nowProess.roundTime / nowProess.serveTime;//计算带权周转时间nowTime = nowProess.finshTime;//获得结束时间，即当前时间，方便判断剩下的进程是否已到达new_jcb.add(nowProess);//经处理过数据后加入new_jcb容器}public void Dequeue(double sliceTime) {//重载Dequeue方法，实现轮转调度算法的出队nowProess = link.removeFirst();//移除队列的队首元素并且返回该对象元素if(nowProess.firstTimeTag==false) {/*轮转调度进程可能会多次反复进出队列，不像FCFS和SJF的进程只会进出一次，所以计算开始时间可以设个标志位，让每个进程在* 第一次执行时记录一遍即可*/nowProess.beginTime=nowTime;//进程开始执行的时间nowProess.firstTimeTag=true;//计算第一次即可，下次无需更新计算}if(nowProess.serveTime-nowProess.clock<=sliceTime){//如果当前进程在时间片内运行完，则当前时间累加实际运行时间nowTime+=nowProess.serveTime-nowProess.clock;nowProess.finshTime=nowTime;//计算该进程完成时间nowProess.roundTime = nowProess.finshTime - nowProess.arriveTime;//计算周转时间nowProess.aveRoundTime = (double) nowProess.roundTime / nowProess.serveTime;//计算平均周转时间new_jcb.add(nowProess);//经处理过数据后加入new_jcb容器EnqueueLast();//已到达的进程先入队} else{nowTime+=sliceTime;//否则，当前时间累加一个时间片nowProess.clock+=sliceTime;EnqueueLast();//已到达的进程先入队link.addLast(nowProess);//上一轮出的再紧接着进入队尾} }public void DisplayQueue(){//队列中等候的进程i++;System.out.println("第"+i+"次队列中排队的进程："+link);}}public void printProcess() {double AVGroundTime=0;double AVGaveRoundTime=0;System.out.println("进程名      到达时间         服务时间       开始时间         完成时间       周转时间    带权周转时间 ");for (int i = 0; i < new_jcb.size(); ++i) {AVGroundTime=AVGroundTime+new_jcb.get(i).roundTime;AVGaveRoundTime=AVGaveRoundTime+new_jcb.get(i).aveRoundTime;System.out.println("P"+new_jcb.get(i).name + "    " + new_jcb.get(i).arriveTime + "      " +new_jcb.get(i).serveTime+ "     " + new_jcb.get(i).beginTime + "     " + new_jcb.get(i).finshTime +"     "+ new_jcb.get(i).roundTime + "    " + new_jcb.get(i).aveRoundTime);}AVGroundTime=AVGroundTime/5;AVGaveRoundTime=AVGaveRoundTime/5;System.out.print("平均周转时间："+AVGroundTime+"   "+"平均带权周转时间"+AVGaveRoundTime+"\n");new_jcb.clear();//清空new_jcb容器内的内容，方便存储各种算法的结果并展示}
}class compareSt implements Comparator<JCB> {// 按服务时间升序public int compare(JCB arg0, JCB arg1) {double a=arg0.serveTime - arg1.serveTime;if(a>0)return 1;elsereturn -1;}
}class compareP implements Comparator<JCB> {// 按优先级时间升序public int compare(JCB arg0, JCB arg1) {double a=arg0.priority - arg1.priority;if(a>0)return 1;elsereturn -1;}
}
class compareAt_St implements Comparator<JCB> {// 按到达时间升序，若到达时间相同，按服务时间升序public int compare(JCB o1, JCB o2) {double a = o1.arriveTime - o2.arriveTime;if (a > 0)return 1;else if (a == 0) {return o1.serveTime > o2.serveTime ? 1 : -1;} elsereturn -1;}public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubprocessMenu pm=new processMenu();pm.init();//初始化容器pm.FCFS();pm.printProcess();pm.SJF();pm.printProcess();pm.RR(2);pm.printProcess();pm.PCA();pm.printProcess();}
}

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